Нейтринное дыхание реактора

В НИИАРе на базе реактора СМ-3 проходит важный эксперимент: ищут кандидата на роль частицы темной материи - стерильное нейтрино. Для объяснения его существования потребуется переосмыслить господствующую на сегодняшний день стандартную модель, зато полученные результаты могут раскрыть причины барионной асимметрии Вселенной.

В проекте участвует группа исследователей из четырех институтов. Руководит работами профессор Анатолий Серебров, заведующий отделом нейтронной физики Петербургского института ядерной физики. «Исследовательские реакторы обладают необходимой компактной активной зоной, являющейся, помимо прочего, очень интенсивным источником антинейтрино, - объясняет Серебров. - В задаче поиска стерильных нейтрино важно поместить нейтринный детектор как можно ближе к источнику. Наилучшие условия для поиска нейтринных осцилляций на коротких расстояниях существуют на реакторе СМ-3 в НИИАРе».

 

Первые результаты

 

Экспериментам предшествовала серьезная подготовка. В Институте ядерной физики в Гатчине на реакторе ВВР-М создали экспериментальную установку с пассивной и активной защитой, которую затем доставили в НИИАР. Параллельно была модернизирована нейтринная лаборатория СМ-3, нейтронный фон в месте расположения нейтринного детектора снизили более чем в 100 раз. В Курчатовском институте подготовили экспериментальную аппаратуру для подавления фона космического излучения - так называемую активную защиту. В Институте физики высоких энергий специально для этого проекта разработали погружной фотоэлектронный умножитель с цилиндрическим фотокатодом.

 

«В нейтринной лаборатории НИИАРа уже получены первые результаты эксперимента на модели детектора «Нейтрино-4»: антинейтрино регистрируются! Так что сегодня мы уже чувствуем «нейтринное дыхание» реактора СМ-3, - доволен Анатолий Серебров. - Но на пути создания полномасштабного детектора «Нейтрино-4» еще много работы: улучшение чувствительности детектора и исключение фоновых процессов, связанных с регистрацией быстрых нейтронов от космического излучения».

 

Четвертый вид

 

Сегодня подобные работы идут в нескольких мировых научных центрах. Всплеск интереса к этой тематике в 2011 году вызвало заявление французских физиков о возможном дефиците реакторных антинейтрино на коротких расстояниях от реактора. «Эксперименты на коротких расстояниях параллельно проводят в США, Франции, Корее, Китае и других странах, - подтверждает Анатолий Серебров. - Тот факт, что нейтрино имеет массу, очень важен. Предположение о существовании четвертого вида нейтрино, стерильного, может оказаться верным».

 

Важно, что в проводимом в НИИАРе эксперименте нейтринный поток измеряется в достаточно широком диапазоне расстояний - от 6 до 12 м, что позволяет получать наиболее полные и точные сведения.

 

Эксперимент не может не вызывать интереса со стороны мирового научного сообщества, ведь нейтрино сейчас наименее изученная элементарная частица. Не исключено, что исследования докажут, что стерильные нейтрино существуют, и тогда привычная картина мира претерпит существенные изменения.

Анна Волкова, страна РОСАТОМ

 

Справка «Ульяновской правды»

Нейтрино представляют собой легчайшие элементарные частицы. Зафиксировать нейтрино можно только за счет того, что оно принимает участие в слабом ядерном взаимодействии. На данный момент установлены три типа нейтрино: электронное, мюонное и тау-нейтрино. Тип частицы может спонтанно меняться, эти превращения получили название «осцилляция». Однако результаты недавних экспериментов (например, MiniBooNE в США) показали, что нейтрино осциллируют гораздо сложнее, чем предполагалось. Проще всего объяснить данные наблюдения теорией о существовании четвертого вида нейтрино, стерильного, которое, в отличие от трех известных, не участвует в слабом взаимодействии (т.е. совсем не взаимодействует с привычным нам веществом). Это делает его практически необнаружимым, частицей-призраком. Однако узнать о существовании стерильного нейтрино все-таки можно по факту внезапного исчезновения и появления обычных нейтрино. Это и есть нейтринные осцилляции на коротких расстояниях от реактора, которые физики намерены зарегистрировать.